Bài tập lớn – kiến trúc máy tính Đề tài tìm hiểu về ibm z16

LỜI MỞ ĐẦU Trong sự phát triển không ngừng của ngành công nghệ thông tin, các hệ thống máy tính ngày cảng trở nên phức tạp và mạnh mẽ hơn, phục vụ cho các nhụ cầu tính toán đòi hỏi khối

BÀI TẬP LỚN —- KIEN TRUC MAY TINH

DE TAI: TIM HIEU VE IBM 216

Giảng viên hướng dẫn: Th.s Lê Mạnh Hùng

Sinh viên thực hiện:

Trần Khánh Huyền - MSSV: 096305005897 - Lớp: CN2302E Trần Việt Hiếu - MSSV: 064205000599 - Lớp: CN2302C Nguyễn Giang —- MSSV: 066205016616 — Lop: CN2302C Nguyễn Đắc Hảo - MSSV: 064205015382 — Lop: CN2302C V6 Thanh Long — MSSV: 064205018046 — Lớp: CN2302C

TP HỎ CHÍ MINH, ngày tháng năm 2024

005 vn ố.ố.ố ố.ốốốẽ

I LICH SU PHAT TRIEN CÚA MÁY CHỦ IBMz 5 SE 1101101 212111 re

1 Giai đoạn đầu: IBM 1401 và IBM System/360 (1960s-1970s) cà 1

2 Thập niên 1980s;: IBM System/370 và IBM System/390 cu cà se: 1

3 Thập niên 2000s: IBM zSeries và Máy chủ Mainframe hiện đại 2

4 Thập niên 2010s: IBM 213 va I[BM zl4 iii 2

5 IBM 216 và Tương lai của Mainframe Sun nh nh nh nh ket 2

1 Tổng quan về IBMzl6 - tt vn SH TH KH kh khe 3

2 Mục đích tìm hiểu IBM zl6 - 0 n2 ng vn vea 3

1 Bộ Xử Lý Trung Tâm (CPU) - cọ nh nh rà 3 1.1 IBM Telum Proec€ssor - cc n n SH nh kh HT kh kg 3

Z2": T 4

1.3 Công nghệ đa luỒng: tt th TH k TT TH ghe rhryu 4

2 Bộ nhớ (Memory) cuc nh nh TT HE ĐK non hon tà 4

3 Hê Thống Lưu Trữ (St0rAg€) tt nh nh Tnhh HH ng yện 4 4 Hệ Thống Kết Nối Mạng (Net working Sytem ) cv c nhi rervea 5 5 Hệ Thống Làm Mát (Cooling sytem) chen 5

6 Hé Thong IL/O (Input/ Ouput Subsytem) cà nhe re 5 7 Hệ thống Bus và Kết nối L/O ch kg kh 6

8 Bộ Tăng Tốc AI Tích Hợp (AI Acclerat0r) ác th serikrsrrrkres 6

9 Bộ vi xử lý IBM Telum: - SH nh nh kế nh Hi th tro 6

10 Khả năng Xử lý ÁI: cQ nọ HH nọ Ki KH Ki ni in hit 7 1H Độ nhớ: cu nọ nh nh nh nh IEE nnn nities 7

12 Kếtnối và Mở Rộng: LH TH HH HT ket Hiệu 7

13 Khả năng Tích hợp với Dám Mây Hybrid: - - c cà eee ees 7

IV PHẦN MẼM S22 2n HH HH HH HH rrrrsrrrree

1 Hệ Điều Hành và Phần Mềm (Operating Sytem & Software) àẶ c2 8

2 Hệ Thống Quản Lý (Management Šysfem)) - cu nu nh he nen neo 8

V TINH NANG BAO MẬT CÚA IBM zl6 s1 21101110111 1g t1 ng nung

1 IBM Quantum Safe Cryptography: - cu nh nh 9

3 IBM Data Privacy PasSpOFẨS: cu nh HH TH HH nh nh kh thư 9

4 Secure Boot và Trusfed ExeCufiOn: các nh nh kh kh kh hen hà 9

5 Confidenfial Computfing: nh nh kho khi 10

6 Multi-Factor Authentication (MEA): - cà nh 10

7 FIPS 140-2 Level 4 và Common Criteria EA LÁT: cuc ke 10

8 Secure Service Container (SSC): -.c cọ HT HT HH nh ho kg 10 9 Advanced Intrusion Detection and Preventfion: - - -.- -.- c.- 10

VI HIỆU SUẤT VÀ TÓI ƯU HOÁ 52 s1 21111211 11121010111 1 1 11010 1g cung 10 1.Cong nghé AI (Artificial Intelligence) va Machine Learning tich hợp 10

2 Tối ưu hóa với Parallel Sysplex cc.cccccccccscccsescsseecsessceeesseeesessessseseseenes 11

3 Mã hóa và Xử lý dữ liệu hiệu quả - c nh kia 11

4, Cong nghé Micro Partitions va Dynamic Resource Állocation 11

5 High-Performance Caching - cu nọ nh nh ng 11

6 OpenShift và Cloud-Native Öptimization - c- cu nh nen ki 11

7 Khả năng mở rộng và quản lý tài nguyên - ch nền nh nhe Ho 12

8 Công nghệ giảm độ trễ (Low Lafeney) ‹- cà cv nh ren 12

9, Tích hợp với [LBM Cloud Pak ch nh nà nh kh hà 12

10 Khả năng phân tích và tối ưu hóa hiệu suất ác cà scvsvvxcsrexcs 12 VII CÁC ỨNG DỤNG THỰC TẾ IBM z16 555 5221222111112 221.222 8221 re 12

VIL SO SÁNH IBM z16 VỚI CÁC HỆ THÓNG MÁY TÍNH KHÁC 5s se: 1.IBM z16 vs IBM z15 - SG nh nn ng ng ng HH 14 2,IBM z16 vs IBM Power Systems nen nhe Hee 15

LỜI MỞ ĐẦU

Trong sự phát triển không ngừng của ngành công nghệ thông tin, các hệ thống máy

tính ngày cảng trở nên phức tạp và mạnh mẽ hơn, phục vụ cho các nhụ cầu tính toán đòi hỏi

khối lượng xử lý lớn và độ tin cậy cao Một trong những minh chứng rõ rệt cho xu hướng này

la dong san phẩm máy chủ IBM z, đặc biệt là IBM z16 Máy chủ này là đại điện tiêu biểu cho

các hệ thống mainframe hiện đại, được thiết kế để phục vụ cho các doanh nghiệp, tổ chức có yêu cầu về hiệu năng xử lý dữ liệu lớn, bảo mật tối ưu và khả nang mo rong khong gidi han IBM z16 được ra mắt với những cải tiến vượt trội về mặt hiệu suất, bảo mật, và khả

năng hỗ trợ các ứng dụng kinh doanh phức tạp Sử dụng vi xử lý chuyên đụng, bộ nhớ và hệ thống I/O tối wu, IBM z16 không chỉ đáp ứng được các yêu cầu tính toán truyền thống mà còn giúp các tô chức vượt qua các thách thức của thời đại số như phân tích đữ liệu lớn và ứng

dụng trí tuệ nhân tạo

Chương trình học môn Kiến trúc máy tính sẽ giúp chúng ta tìm hiểu về các thành phần

cấu tạo của hệ thống máy tính, từ vi xử lý, bộ nhớ, cho đến các cơ chế giao tiếp dữ liệu giữa

các thành phần Việc nghiên cứu về IBM z16 sẽ không chỉ cung cấp cái nhìn sâu sắc về kiến trúc máy tính tiên tiến, mà còn giúp ch hiểu rõ hơn về cách các hệ thống máy tính hiện đại

được thiết kế để phục vụ các nhu cầu tính toán đặc thù của các ngành công nghiệp

Thông qua việc tìm hiểu IBM z16, chúng ta sẽ khám phá một trong những hệ thống máy tính mạnh mẽ và bền bỉ nhất thế giới, mở rộng kiến thức về các thiết kế kiến trúc máy tính, và ứng đụng thực tế của chúng trong môi trường kinh doanh và công nghệ hiện đại

LỜI CẢM ƠN

Đề hoàn thành đề tài “Tìm Hiểu Về IBM z16”, chúng em đã cùng nhau trái qua nhiều giai đoạn đây kiến thức và học hỏi Mỗi thành viên trong nhóm đã không ngừng có gắng, đóng góp sức lực và thời gian, cùng nhau chia sẻ trách nhiệm và nỗ lực để đưa ra những giải pháp tốt nhất cho đề tài

Với tỉnh thần đoàn kết và quyết tâm, chúng em đã vượt qua nhiều khó khăn, từ việc

tìm hiểu kiến thức mới, áp dụng các công cụ hiện đại, đến việc xây dựng mô hình hệ thống

phù hợp Sự hợp tác và nhiệt huyết của các thành viên là nguồn động lực lớn, giúp chúng em hoàn thành tốt công việc và đạt được những kết quá như mong đợi

Nhóm chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy cô và tất cá các thành viên vì đã luôn sẵn lòng hỗ trợ và đồng hành cùng nhau trong suốt quá trình thực hiện đồ án

L LỊCH SỬ PHÁT TRIÊN CÚA MÁY CHÚ IBMz

Máy chủ IBM, đặc biệt là dòng máy chủ IBM zSeries (nay la IBM z2), đã trải qua một hành trình đài và đáng chú ý trong suốt hơn nửa thé kỷ qua Dưới đây là lịch sử phát triển của dong may chu IBM:

1 Giai đoạn đầu: IBM 1401 và IBM System/360 (1960s-1970s)

IBM 1401 (1959): IBM khởi đầu sự nghiệp của mình trong lĩnh vực máy tính trung tâm (mainfame) với dòng máy IBM 1401 Đây là một trong những máy tính đầu tiên được sử dụng rộng rãi trong các tổ chức lớn để xử lý công việc kinh doanh như lưu trữ hồ sơ và tính toán tải chính

IBM System/360 (1964): Dược giới thiệu vào năm 1964, IBM System/360 la mot trong những cột mốc quan trọng nhất trong lịch sử máy tính, mở ra một kỷ nguyên mới cho các hệ thống máy tính trung tâm System/360 đã giới thiệu khái niệm về "kiến trúc máy tính đơn nhất" (single architecture), cho phép phần mềm có thê chạy trên nhiều loại máy khác nhau

mà không cần thay đối Điều này giúp IBM trở thành nhà cung cấp máy tính chủ lực cho nhiều

ngành công nghiệp

2 Thập nién 1980s: IBM System/370 va IBM System/390

IBM System/370 (1970s-1980s): Vào cuối thập niên 1970, IBM ra mắt dòng máy

System/370, la sir kế thừa của System/360, voi nhiều cải tiến về hiệu suất và khả năng tương

thích ngược Điều này cho phép các công ty nâng cấp hệ thống mà không phái thay đổi phần mềm đã có sẵn

IBM System/390 (1990s): Duroc ra mat vao nam 1990, hé thong nay cai thiện khả năng

xử lý và đung lượng bộ nhớ, cũng như khá năng tương thích với các hệ thống cũ Các hệ thống mainframe IBM System/390 là nền tảng quan trọng cho các ứng dụng lớn như ngân hàng, báo hiểm và chính phủ

IBM ZSeries (2000s): Được ra mắt vào đầu những năm 2000, dòng IBM zSeries là sự tiếp nối của các dòng máy tính mainffame trước đó nhưng với các cải tiến mạnh mẽ trong hiệu suất, bảo mật và khá năng xử lý giao dịch IBM đã giới thiệu kiến trúc 64-bit với đòng máy zSeries, giúp hệ thống này xử lý khối lượng công việc ngày càng lớn và hỗ trợ các ứng dụng mới như giao địch tài chính trực tuyến và ứng dụng ngân hàng

IBM zEnterprise (2010): Được ra mắt vào năm 2010, IBM zEnterprise là một hệ thống được thiết kế để chạy các ứng dụng đám mây, tăng cường khả năng áo hóa và tôi ưu hóa hiệu suất cho các tô chức sử dụng hệ thông mainfữame cho các ứng đụng lớn và phức tạp

4 Thập niên 2010s: IBM z13 và IBM z14

IBM z13 (2015): IBM z13 ra đời với các cai tiền mạnh mẽ trong xử lý giao dịch và báo mật Nó hỗ trợ các ứng dụng phân tích dữ liệu lớn và khả năng xử lý song song hiệu quả hơn Đặc biệt, IBM z13 được trang bị bộ vi xử lý 64-bit, giúp xử lý khối lượng đữ liệu cực lớn một cách nhanh chóng và hiệu quả

IBM z14 (2017): Với khá năng mã hóa phần cứng giúp bảo mật dữ liệu ngay từ lúc lưu

trữ, IBM z14 cải thiện tính năng bảo mật, hiệu suất và khả năng tương thích IBM z14 con hỗ

trợ các mô hình đám mây hybrid và ứng dụng AI, đồng thời có khả năng xử lý tới 12 ty giao dịch mỗi ngày

5 IBM z16 và Tương lai của Mainframe

IBM z16 (2022): Được giới thiệu vào năm 2022, IBM z16 là hệ thống mainframe moi nhat

của IBM với những cái tiến về hiệu suất, báo mật và khả năng hỗ tro AI IBM 216 tich hợp một bộ xử lý chuyên dụng cho các tác vụ AI, giúp các tô chức xử lý và phân tích dữ liệu nhanh chóng và hiệu quả hơn Đây cũng là một trong những máy chủ đầu tiên trên thế giới hỗ trợ mã hóa phần cứng cho tất cá dữ liệu khi lưu trữ và truyền tải

Tóm lại, dòng máy chủ IBM đã trải qua hơn nửa thế kỷ phát triển và liên tục cái tiến về mọi mặt Từ những hệ thống đâu tiên như IBM 1401 cho dén IBM z16 hiện đại, IBM đã trở thành

biểu tượng của máy tính mainframe, đóng vai trò quan trọng trong các ngành công nghiệp đòi hỏi tính toán phức tạp, bảo mật cao và khả năng mở rộng lớn

H GIỚI THIỆU CHUNG

1 Téng quan vé IBM 216

TBM z16 là một phan cua dong san phẩm IBM Z, nỗi bật với khả năng xử lý giao dịch cực

nhanh và mạnh mẽ, đồng thời hỗ trợ các ứng dụng AI và bảo mật ở cấp độ doanh nghiệp Đây

là hệ thống mainfame mới nhất, được thiết kế với những cải tiến giúp xử lý khối lượng giao dịch không lồ, đồng thời tối ưu hóa việc xử lý AI trực tiếp trên phần cứng mà không làm giám

hiệu suất

2 Mục đích tìm hiéu IBM 216

IBM z16 là một hệ thống máy chủ siêu manh mé thudc dong may mainframe cua IBM,

được thiết kế để cung cấp các giải pháp công nghệ cao cho các đoanh nghiệp lớn Được ra mắt

vào năm 2022, IBM z16 hỗ trợ xử ly khối lượng công việc cực kỳ lớn, đặc biệt trong các lĩnh vực tài chính, bảo hiểm, chăm sóc sức khỏe, và các ngành công nghiệp yêu cầu tính toán

nhanh chóng và an toàn

II KIÊN TRÚC PHÄN CỨNG IBMz16

I1 Bộ Xử Ly Trung Tâm (CPU)

1.1 IBM Telum Processor

© - Số lượng lõi: Mỗi chip IBM Telum có tối đa 16 lõi, được tối ưu hóa cho việc xử lý giao dịch song song Điều này cho phép thực hiện nhiều tác vụ đồng thời, cái thiện hiệu suất trong các môi trường xử lý đữ liệu lớn

© Xung nhịp: Telum có xung nhịp lên tới 5/2 GHz, giúp xử lý các tác vụ yêu cầu tốc độ

cao với độ trễ rất thấp

s - Tích hợp AI: Telum tích hợp bộ tăng tốc AI, cho phép thực hiện các mô hình machine

learning trực tiếp trên CPU mà không cần đi chuyên đữ liệu ra ngoài hệ thống

© LI Cache: Dung lượng nhỏ nhưng tốc độ cực nhanh, gắn liền với mỗi lõi xử lý, giúp giảm độ trễ trong các tác vụ truy cập bộ nhớ nhanh

© - L2 Cache: Chia sẻ giữa các lõi, hỗ trợ giảm độ trễ khi truy cập dữ liệu chung

¢ L3 Cache: Bộ nhớ lớn hơn, hỗ trợ các ứng dụng yêu cầu truy cập đữ liệu liên tục và

Cong nghé RAID (Redundant Array of Independent Disks: Dam bao an toàn dữ liệu qua

cơ chế sao lưu và khôi phục

Flash Storage:

*® Su dung 6 SSD hiéu năng cao với độ trễ cực thấp

e _ Tốc độ đọc/ghi: Có thể đạt đến hàng trăm GB/giây

Data Tiering:

© - Dữ liệu thường xuyên truy cập được lưu trên ô SSD

® - Dữ liệu ít sử dụng hơn chuyên sang ô HDD hoặc lưu trữ đám mây

Tốc độ mạng cao: Hỗ trợ Eternet 25Gbps, kết hợp công nghệ RDMA (Remote Direct Memory Access) dé giam dé tré

Bao mat mang:

¢ Su dung Secure Service Containers: Mot lop ma hoa giúp cé lap dir ligu va giao dich khỏi các tắn công mạng

© _ Phát hiện xâm nhập: Tích hợp AI phát hiện bắt thường trong luồng đữ liệu

5 Hệ Thống Lam Mat (Cooling sytem)

Lam mat bang chat long (Liquid Cooling)

e Hệ thống dan chat lỏng qua các linh kiện tỏa nhiệt cao để làm mát

© _ Tiết kiệm năng lượng hơn so với làm mát bằng không khí

Quản lý nhiệt độ thông minh

© - Tự động điều chỉnh luồng khí hoặc chat lỏng dựa trên tải công việc hiện tai

6 Hệ Thống LO (Input/ Ouput Subsytem)

¢ High Availabilty (HA): Hệ thống dự phòng và khá năng phát hiện/sửa lỗi đảm bảo

hoạt động liên tục, cấu hình lại kênh I/O trong thời gian thực

10